WO2013190352A2 - Einrichtung zur brennstoffverbrennung - Google Patents

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WO2013190352A2
WO2013190352A2 PCT/IB2013/001160 IB2013001160W WO2013190352A2 WO 2013190352 A2 WO2013190352 A2 WO 2013190352A2 IB 2013001160 W IB2013001160 W IB 2013001160W WO 2013190352 A2 WO2013190352 A2 WO 2013190352A2
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Nariman BAUBEK
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Baubek Askar
Baubek Nariman
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    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G5/32—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor the waste being subjected to a whirling movement, e.g. cyclonic incinerators
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/20—Rotary drum furnace

Definitions

  • the invention relates to a device for fuel combustion according to the preamble of claim 1.
  • the invention can be used in combustion technology and is used for the combustion of hydrocarbon fuel in gas turbine, gas steam, boilers and other heat engineering systems.
  • the vortex burner includes a housing having a tangential entry port and an axial exhaust port and a vortex chamber enclosed therein.
  • the vortex chamber comprises successively connected and coaxially arranged tangential blade vortexers with one End wall provided with an axial window and a nozzle. Between the walls of the exhaust nozzle and the nozzle, an annular passage is formed. In the housing an ignition unit is installed.
  • the deficiency of this known technical solution is a considerable flow resistance to the movement of the fuel-air mixture in the vortex chamber, which is generated by the blade vortex. This increases the load on the electric fan.
  • the closest prior art (prototype) to the filed invention is a fuel combustion device (Patent RU 100185).
  • the fuel combustion device has an end wall, a first cylindrical wall, a first conical wall, an inlet nozzle, a second cylindrical wall, a second conical wall and an ignition means.
  • the first cylindrical wall is round.
  • the first conical wall is formed as a lateral surface of a truncated cone.
  • the first cylindrical wall is connected on one side to the first conical wall on the side of the largest diameter.
  • the first cylindrical wall and the first conical wall are arranged coaxially.
  • the end surface is connected to the first cylindrical wall at its edge and that on the side opposite to the first conical wall.
  • the ignition means is located in a cavity which is formed by the first cylindrical wall and the end wall.
  • the inlet connection is connected tangentially to the first cylindrical wall.
  • the first opening is formed.
  • the second cylindrical wall is connected to the first conical wall on the side of its smaller diameter.
  • the second conical wall on the side of the largest diameter is in turn attached to the second cylindrical wall. concluded.
  • the second cylindrical wall and the second conical wall are arranged coaxially with the first cylindrical wall.
  • the end face is formed as a circle.
  • the inventive fuel combustion device has an end wall, a first cylindrical wall, a first conical wall, a fuel-air inlet nozzle, a second cylindrical wall, a second conical wall and an ignition means.
  • the first cylindrical wall is round.
  • the first conical wall is designed as a lateral surface of a truncated cone.
  • the first cylindrical wall is connected on one side to the first conical wall on the side of its larger diameter.
  • the first cylindrical wall and the first conical wall are coaxial.
  • the end face is connected to the first cylindrical wall along its edge and that on the side opposite to the first conical wall.
  • the ignition means is located in the fuel-air inlet nozzle.
  • the fuel-air inlet nozzle is tangentially connected to the first cylindrical wall. At the junction of the fuel-air inlet nozzle to the first cylindrical wall, the first opening is formed.
  • the second cone-shaped mige wall is connected to the side of its larger diameter to the second cylindrical wall.
  • the second cylindrical wall and the second conical wall are arranged coaxially with the first cylindrical wall.
  • the end face is circular.
  • the edge of smaller diameter of the first conical wall is connected to the second cylindrical wall in the middle part of its outer surface.
  • the second cylindrical wall is divided into an inner part and an outer part.
  • the inner part is formed by a region of the second cylindrical wall from the edge of the second cylindrical wall to the connection with the first conical wall.
  • This edge lies in a cavity, which is formed by the first cylindrical wall, the first conical wall and the hollow cone.
  • the outer part is formed by a portion of the second cylindrical wall from the connection with the first conical wall to the connection to the second conical wall.
  • the cylinder cavity is formed by the third cylindrical wall and the second cylindrical wall.
  • the hollow cone is formed by the lateral surface of the cone and the end wall.
  • Fig. 1 - an external view of the device
  • Fig. 3 the device in longitudinal section.
  • the main components of the device are the combustion chamber 3, the hollow cone 23, the conical part 5, the cylindrical part 6 with the inner part 16 and the outer part. part 17 and the Confuser 7.
  • the inner surfaces of the device are facing each other and the axis of the device.
  • the outer surfaces of the device are turned outwards of the device, ie from the axis of the device.
  • Fig. 1 represent 1, the end wall of the device and 2, the first opening in the fuel-air inlet nozzle 14.
  • the combustion chamber 3 is a cavity which is formed by the first cylindrical wall 12 and the hollow cone 23.
  • the first cylindrical wall 12 is formed according to the shape of the cylinder surface. In individual cases it can be circular.
  • the first cylindrical wall 12 is connected to the hollow cone 23 at the edges.
  • the tip of the hollow cone 23 is aligned with the combustion chamber 3 according to the axis of the first cylindrical wall 12.
  • the hollow cone 23 is airtight connected to the first cylindrical wall 12 on the circumference.
  • the first cylindrical wall 12 is connected to the hollow cone 23 opposite edge with the first conical wall 11.
  • the first conical wall 11 forms the conical part 5.
  • the first conical wall 1 is formed as a lateral surface of a truncated cone.
  • the larger diameter of the first conical wall 11 is equal to the diameter of the first cylindrical wall 12.
  • the smaller diameter of the first conical wall 11 is equal to the diameter of the second cylindrical wall 10, which is described below.
  • the conical part 5 is coaxial with the combustion chamber 3.
  • the first conical wall 1 is connected airtight with its edge with the larger diameter with the first cylindrical wall 12.
  • the first conical wall 11 is provided with ih- Rem edge with the smaller diameter with the outer surface of the second cylindrical wall 10 and that in the central part of the second cylindrical wall 10 is connected.
  • the second cylindrical wall 10 forms the cylinder cavity 20 with the third cylindrical wall 19.
  • the upper and the lower part of the third cylindrical wall 19 are connected to the outlet nozzle 18 and the inlet nozzle 21.
  • the second cylindrical wall 10 forms the cylindrical part 6.
  • the second cylindrical wall 10 is formed as a circular cylinder surface.
  • the diameter of the outer surface of the second cylindrical wall 10 is formed such that the first conical wall 1 can be connected to it with its edge having the smaller diameter of the first conical wall 11.
  • the part of the second cylindrical wall 0 is located in the combustion chamber 3 and the conical part 5 and forms the inner part 16 of the cylindrical part 6.
  • the inner part 16 represents a region of the second cylindrical wall 10 with the corresponding edge of the second cylindrical wall 10 , which lies in the combustion chamber 3, up to the connection point of the second cylindrical wall 10 with the first conical wall 1.
  • the outer part 17 is formed by the region of the second cylindrical wall 10 from the junction of the second cylindrical wall 10 with the first conical wall 1 to the edge of the second cylindrical wall 10, which lies outside of the combustion chamber 3.
  • the cylindrical part 6 is coaxial with the conical part 5 and the combustion chamber 3.
  • the second cylindrical wall 10 is connected to the outside of the combustion chamber 3 edge with the second conical wall 9, which is described below.
  • the second conical wall 9 forms the Confusor 7.
  • the second conical wall 9 is formed as a lateral surface of a truncated cone.
  • the larger diameter of the edge of the second conical wall 9 in cross section is equal to the diameter of the second cylindrical wall 10.
  • the confuser 7 is arranged coaxially with the cylindrical part 6, the conical part 5 and the combustion chamber 3.
  • the edge of the second conical wall 9 of smaller diameter forms the second opening 8.
  • the ignition means 4 is located in the combustion chamber 3.
  • ignition means 4 for example, various spark plugs, torches or other means for igniting the fuel-air mixture can be applied ,
  • the ignition means 4 is arranged in the fuel-air nozzle 14.
  • the first opening 2 is formed in the first cylindrical wall 12.
  • the first cylindrical wall 12 is airtight connected to the periphery of the first opening 2 with the fuel-air inlet nozzle 14.
  • the connection of the fuel-air inlet nozzle 14 with the first cylindrical wall 12 is formed so as to ensure the possibility of unimpeded movement of the flows 13 of the fuel-air mixture.
  • the fuel-air inlet port 14 is formed as a pipe piece.
  • the fuel-air inlet nozzle 14 is arranged tangentially to the first cylindrical wall 12.
  • the axis of the fuel-air inlet nozzle 14 is arranged in the plane which is perpendicular to the axis of the combustion chamber 3 and the axis of the combustion chamber 3 does not intersect.
  • the nozzle 15 is arranged in the fuel-air inlet nozzle 14.
  • the nozzle 15 is the fuel atomization device.
  • the fuel and the air flow into the combustion chamber 3 via the fuel-air inlet nozzle 14.
  • the fuel supply can take place by means of liquid or gas fuel injection via the nozzle 15.
  • the fuel and air supply can be ensured both together and separately.
  • the fuel-air mixture is formed in the fuel-air inlet port 14, regardless of the way the air and fuel supply.
  • the fuel-air mixture burns in the combustion chamber 3, resulting in combustion residues.
  • the combustion residues come into the rotational flow in the combustion chamber 3, since the fuel-air inlet nozzle 14 is arranged tangentially to the first cylindrical wall 12.
  • the hollow cone 23 in the combustion chamber 3 forms the helix angle of the combustion residues. During the rotational movement combustion residues of the fuel-air mixture are mixed intensively.
  • the combustion residues come from the combustion chamber 3 in the cylindrical part 6.
  • the combustion residues continue their rotational movement in the cylindrical part 6. Due to the difference in diameter between the first cylindrical wall 12 and the second cylindrical wall 10, the speed of movement of the combustion residues is increased.
  • the confuser 7 on the end face of the cylindrical part 6 increases the flow resistance. Because of the increase in flow resistance, the pressure in the cylindrical part 6 and in the combustion chamber 3 increases. With the buildup of pressure, the chemical reaction rate of the combustion residues increases proportionally. In this case, the combustion efficiency of the fuel-air mixture is increased.
  • the cavity 20 is formed by the second cylindrical wall 10 and the third cylindrical wall 19.
  • a refrigerant circulates in the cavity 20 via the inlet connection 21 and the outlet connection 18.
  • the refrigerant also circulates in the hollow cone 23 via inlet and outlet nozzles 24 and 25.
  • the refrigerant and the thermal protector 22 provide the necessary heat transfer during operation of the fuel combustion device.
  • the formation of the device with the combustion chamber 3 with the tangentially arranged fuel-air inlet nozzle 14, the hollow cone 23, the conical part 5 and the cylindrical part 6, arranged in the combustion chamber 3 inner part 16 and the outer part 17 and the Konfusor 7 the increase of the combustion efficiency of the fuel-air mixture sure.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Feuerungstechnik und kann bei der Verbrennung von Kohlen wasserkraftstoff in Gasturbinen-, Gas-Dampf-, Heizkesseln und in anderen wärmetechnischen Anlagen angewendet werden. Dabei kommen der Brennstoff und die Luft in die Brennkammer über einen Brenn- stoff-Luft-Eintrittsstutzen. Die Brennstoffzufuhr kann mittels der Einspritzung des flüssigen oder des Gasbrennstoffs über eine Düse erfolgen. Das Brennstoff-Luft- Gemisch entsteht im Eintrittsstutzen. Beim tangentialen Eintritt des Brennstoff-Luft- Gemischs aus dem Eintrittsstutzen in die Brennkammer erfolgt der Drall in der Brennkammer, und es brennt aus. Die Verbrennungsrückstände werden wegen der Anordnung des Eintrittsstutzens tangential zur Brennkammer in die Rotationsbewe- gung gesetzt. Der Hohlkegel ist mit seiner Spitze zur Brennkammer hin ausgerichtet und angeordnet und trägt zur Bildung eines Drallwinkels der Verbrennungsrückstände bei. Ein Konfusor erhöht den Strömungswiderstand, und folglich nimmt der Druck in der Brennkammer zu. Das führt zur Erhöhung der Geschwindigkeit der chemischen Reaktionen und Temperatursteigerung der Verbrennungsrückstände.

Description

Einrichtung zur Brennstoffverbrennung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Brennstoffverbrennung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung kann in der Feuerungstechnik eingesetzt werden und dient zur Verbrennung von Kohlenwasserkraftstoff in Gasturbinen-, Gas-Dampf-, Heizkesseln und in anderen wärmetechnischen Anlagen.
Aus der RU 2333422 ist ein Wirbelbrenner bekannt. Der Wirbelbrenner enthält ein Gehäuse mit einem tangentialen Eintrittsstutzen und einem axialen Auspuffstutzen und eine darin eingeschlossene Wirbelkammer. Die Wirbelkammer umfasst nachein- ander geschaltete und koaxial angeordnete tangentiale Schaufelwirbler mit einer Stirnwand, die mit einem axialen Fenster und einer Düse versehen ist. Zwischen den Wänden des Auspuffstutzens und der Düse ist ein ringförmiger Durchgang ausgebildet. In das Gehäuse ist eine Zündungseinheit eingebaut. Der Mangel dieser bekannten technischen Lösung ist ein beachtlicher Strömungswiderstand gegen die Bewegung des Brennstoff-Luft-Gemischs in der Wirbelkammer, der durch den Schaufelwirbier erzeugt wird. Dadurch wird die Belastung des elektrischen Lüfters erhöht. Der nächstkommende Stand der Technik (Prototyp) zur angemeldeten Erfindung ist eine Einrichtung zur Brennstoffverbrennung (Patent RU 100185). Die Einrichtung zur Brennstoffverbrennung weist eine Stirnwand, eine erste zylinderförmige Wandung, eine erste kegelförmige Wandung, einen Eintrittsstutzen, eine zweite zylinderförmige Wandung, eine zweite kegelförmige Wandung und ein Zündmittel auf. Dabei ist die erste zylinderförmige Wandung rund ausgebildet. Die erste kegelförmige Wandung ist als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet. Die erste zylinderförmige Wandung ist an einer Seite an die erste kegelförmige Wandung auf der Seite des größten Durchmessers angeschlossen. Die erste zylinderförmige Wandung und die erste kegelförmige Wandung sind koaxial angeordnet. Die Stirnfläche ist an die erste zylinderförmige Wandung an ihrem Rand angeschlossen und zwar an der Seite, die der ersten kegelförmigen Wandung entgegengesetzt ist. Das Zündmittel befindet sich in einem Hohlraum, der durch die erste zylinderförmige Wandung und die Stirnwand ausgebildet ist. Der Eintrittsstutzen ist an die erste zylinderförmige Wandung tangential angeschlossen. An der Anschlussstelle des Eintrittsstutzens zur ers- ten zylinderförmigen Wandung ist die erste Öffnung ausgebildet. Die zweite zylinderförmige Wandung ist an die erste kegelförmige Wandung an der Seite ihres kleineren Durchmessers angeschlossen. Die zweite kegelförmige Wandung auf der Seite des größten Durchmessers ist andersrum an die zweite zylinderförmige Wandung ange- schlössen. Die zweite zylinderförmige Wandung und die zweite kegelförmige Wandung sind koaxial mit der ersten zylinderförmigen Wandung angeordnet. Die Stirnfläche ist als ein Kreis ausgebildet. Der Mangel dieses Prototyps ist eine andauernde Aufhaltung der Verbrennungsrückstände während ihrer wirbelnden Bewegung in der Kammer. Das verursacht eine Überhitzung der Verbrennungskammer und eine Verminderung des Nutzeffekts der Einrichtung zur Brennstoffverbrennung. Es ist Aufgabe der Erfindung, den Nutzeffekt bei der Verbrennung der Verbrennungsrückstände in der Brennkammer zu steigern.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Brennstoffverbrennung weist eine Stirnwand, eine erste zylinderförmige Wandung, eine erste kegelförmige Wandung, einen Brenn- stoff-Luft-Eintrittsstutzen, eine zweite zylinderförmige Wandung, eine zweite kegelförmige Wandung und ein Zündmittel auf. Dabei ist die erste zylinderförmige Wandung rund ausgebildet. Die erste kegelförmige Wandung ist als Mantelfläche eines abge- stumpften Kegels ausgebildet. Die erste zylinderförmige Wandung ist an einer Seite an die erste kegelförmige Wandung auf der Seite ihres größeren Durchmessers angeschlossen. Die erste zylinderförmige Wandung und die erste kegelförmige Wandung liegen koaxial. Die Stirnfläche ist an die erste zylinderförmige Wandung ihren Rand entlang angeschlossen und zwar an der Seite, die der ersten kegelförmigen Wandung entgegengesetzt ist. Das Zündmittel befindet sich im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen. Der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen ist an die erste zylinderförmige Wandung tangential angeschlossen. An der Anschlussstelle des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens an die erste zylinderförmige Wandung ist die erste Öffnung ausgebildet. Die zweite kegelför- mige Wandung ist an der Seite ihres größeren Durchmessers an die zweite zylinderförmige Wandung angeschlossen. Die zweite zylinderförmige Wandung und die zweite kegelförmige Wandung sind koaxial zu der ersten zylinderförmigen Wandung angeordnet. Die Stirnfläche ist kreisförmig ausgebildet. Der Rand mit dem kleineren Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung ist an die zweite zylinderförmige Wandung im Mittelteil ihrer Außenfläche angeschlossen. Dabei ist die zweite zylinderförmige Wandung in einen Innenteil und einen Außenteil aufgeteilt. Der Innenteil ist durch einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung vom Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung bis zum Anschluss mit der ersten kegelförmigen Wandung ausgebildet. Dieser Rand liegt in einem Hohlraum, welcher durch die erste zylinderförmige Wandung, die erste kegelförmige Wandung und den Hohlkegel ausgebildet ist. Der Außenteil ist durch einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung von der Verbindung mit der ersten kegelförmigen Wandung bis zum Anschluss an die zweite kegelförmige Wandung ausgebildet. Der Zylinderhohlraum ist durch die dritte zylinder- förmige Wandung und die zweite zylinderförmige Wandung ausgebildet. Der Hohlkegel ist durch die Mantelfläche des Kegels und die Stirnwand ausgebildet.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Einrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 - eine Außenansicht der Einrichtung
Fig. 2 - die Einrichtung im Querschnitt und
Fig. 3 - die Einrichtung im Längsschnitt.
In den Zeichnungen bedeuten 1 - die Stirnwand,
2 - die erste Öffnung,
3 - die Brennkammer,
4 - das Zündmittel,
5 - den kegelförmigen Teil,
6 - den zylinderförmigen Teil,
7 - den Konfusor,
8 - die zweite Öffnung,
9 - die zweite kegelförmige Wandung,
10 - die zweite zylinderförmige Wandung,
1 1 - die erste kegelförmige Wandung,
12 - die erste zylinderförmige Wandung,
13 - die Strömungen des Brennstoff-Luft-Gemischs
14 - den Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen,
15 - die Düse,
16 - den Innenteil,
17 - den Außenteil,
18 - den Austrittsstutzen,
19 - die dritte zylinderförmige Wandung,
20 - den Zylinderhohlraum,
21 - den Eintrittsstutzen,
22 - den Wärmeschutzstoff,
23 - den Hohlkegel,
24 - den Eintrittsstutzen,
25 - den Austrittsstutzen.
Die Hauptbauteile der Einrichtung sind die Brennkammer 3, der Hohlkegel 23, der kegelförmige Teil 5, der zylinderförmige Teil 6 mit dem Innenteil 16 und dem Außen- teil 17 und dem Konfusor 7. Dabei sind die Innenflächen der Einrichtung einander und der Achse der Einrichtung zugewendet. Die Außenflächen der Einrichtung sind nach auswärts der Einrichtung, d. h. von der Achse der Einrichtung, gewendet. In Fig. 1 stellen 1 die Stirnwand der Einrichtung und 2 die erste Öffnung in den Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 dar.
Die Brennkammer 3 ist ein Hohlraum, der durch die erste zylinderförmige Wandung 12 und den Hohlkegel 23 ausgebildet ist. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist nach der Form der Zylinderoberfläche ausgebildet. Im Einzelfall kann sie kreisförmig sein. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist an den Rändern mit dem Hohlkegel 23 verbunden.
Die Spitze des Hohlkegels 23 ist zur Brennkammer 3 hin gemäß der Achse der ers- ten zylinderförmigen Wandung 12 ausgerichtet. Der Hohlkegel 23 ist am Umfang luftdicht mit der ersten zylinderförmigen Wandung 12 verbunden. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist an dem dem Hohlkegel 23 gegenüberliegenden Rand mit der ersten kegelförmigen Wandung 11 verbunden. Die erste kegelförmige Wandung 11 bildet den kegelförmigen Teil 5 aus. Die erste kegelförmige Wandung 1 ist als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet. Dabei ist der größere Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung 11 gleich dem Durchmesser der ersten zylinderförmigen Wandung 12. Der kleinere Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung 11 ist gleich dem Durchmesser der zweiten zylinderförmigen Wandung 10, die nachfolgend beschrieben ist. Der kegelförmige Teil 5 liegt koaxial mit der Brennkammer 3. Die erste kegelförmige Wandung 1 ist mit ihrem Rand mit dem größeren Durchmesser luftdicht mit der ersten zylinderförmigen Wandung 12 verbunden. Die erste kegelförmige Wandung 11 ist mit ih- rem Rand mit dem kleineren Durchmesser mit der Außenfläche der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 und zwar im Mittelteil der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 verbunden. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 bildet den Zylinderhohlraum 20 mit der dritten zylinderförmigen Wandung 19. Der obere und der untere Teil der dritten zylinderförmigen Wandung 19 sind mit dem Austrittsstutzen 18 und dem Eintrittsstutzen 21 verbunden. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 bildet den zylinderförmigen Teil 6. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 ist als kreisförmige Zylinderoberfläche ausgebildet. Der Durchmesser der Außenfläche der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 ist so ausgebildet, dass die erste kegelförmige Wandung 1 an sie mit ihrem Rand mit dem kleineren Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung 11 angeschlossen wer- den kann. Dabei befindet sich der Teil der zweiten zylinderförmigen Wandung 0 in der Verbrennungskammer 3 und dem kegelförmigen Teil 5 und bildet den Innenteil 16 des zylinderförmigen Teils 6. Der Innenteil 16 stellt einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 mit dem entsprechenden Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 dar, der in der Verbrennungskammer 3 liegt, bis zur Anschluss- stelle der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 mit der ersten kegelförmigen Wandung 1 . Der Außenteil 17 ist durch den Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 von der Anschlussstelle der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 mit der ersten kegelförmigen Wandung 1 bis zum Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 ausgebildet, der außerhalb der Verbrennungskammer 3 liegt. Der zylinder- förmige Teil 6 liegt koaxial zu dem kegelförmigen Teil 5 und der Brennkammer 3. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 ist an dem außerhalb der Verbrennungskammer 3 liegenden Rand mit der zweiten kegelförmigen Wandung 9 verbunden, die nachfolgend beschrieben ist. Die zweite kegelförmige Wandung 9 bildet den Konfusor 7. Die zweite kegelförmige Wandung 9 ist als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet. Dabei ist der größere Durchmesser des Rands der zweiten kegelförmigen Wandung 9 im Querschnitt gleich dem Durchmesser der zweiten zylinderförmigen Wandung 10. Der Konfusor 7 ist koaxial zu dem zylinderförmigen Teil 6, dem kegelförmigen Teil 5 und der Brennkammer 3 angeordnet. Der Rand der zweiten kegelförmigen Wandung 9 mit dem kleineren Durchmesser bildet die zweite Öffnung 8. Das Zündmittel 4 befindet sich in der Brennkammer 3. Als Zündmittel 4 können zum Beispiel verschiedene Zündkerzen, Fackeln oder andere Einrichtungen zur Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemischs angewendet werden. Das Zündmittel 4 ist im Brennstoff-Luft-Stutzen 14 angeordnet. Die erste Öffnung 2 ist in der ersten zylinderförmigen Wandung 12 ausgebildet. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist am Umfang der ersten Öffnung 2 luftdicht mit dem Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 verbunden. Die Verbindung des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens 14 mit der ersten zylinderförmigen Wandung 12 ist so ausgebildet, dass die Möglichkeit der ungehinderten Bewegung der Strömungen 13 des Brennstoff-Luft-Gemischs sichergestellt ist.
Der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 ist als ein Rohrstück ausgebildet. Dabei ist der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 tangential zur ersten zylinderförmigen Wandung 12 angeordnet. Dabei liegt die Achse des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens 14 in der Ebene angeordnet, welche senkrecht zur Achse der Verbrennungskammer 3 steht und die Achse der Verbrennungskammer 3 nicht schneidet. Die Düse 15 ist im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 angeordnet. Die Düse 15 ist die Einrichtung für die Brennstoffzerstäubung. Die Erfindung funktioniert wie folgt:
Der Brennstoff und die Luft fließen in die Brennkammer 3 über den Brennstoff-Luft- Eintrittsstutzen 14. Die Brennstoffzufuhr kann mittels Flüssig- oder Gas- Brennstoffeinspritzung über die Düse 15 erfolgen. Die Brennstoff- und Luftzufuhr kann sowohl zusammen als auch getrennt sichergestellt werden. Das Brennstoff- Luft-Gemisch entsteht im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 unabhängig von der Art und Weise der Luft- und Brennstoffzufuhr. Nach dem Ansprechen des Zündmittels 4 brennt das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer 3, wobei Verbrennungs- rückstände entstehen. Die Verbrennungsrückstände kommen in die Rotationsströmung in der Brennkammer 3, da der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 tangential zur ersten zylinderförmigen Wandung 12 angeordnet ist. Der Hohlkegel 23 in der Brennkammer 3 bildet den Drallwinkel der Verbrennungsrückstände. Während der Rotationsbewegung werden Verbrennungsrückstände des Brennstoff-Luft-Gemischs inten- siv vermischt.
Die Verbrennungsrückstände kommen aus der Verbrennungskammer 3 in den zylinderförmigen Teil 6. Die Verbrennungsrückstände setzen ihre Rotationsbewegung im zylinderförmigen Teil 6 fort. Infolge der Durchmesserdifferenz zwischen der ersten zylinderförmigen Wandung 12 und der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Verbrennungsrückstände erhöht.
Während der intensiven Rotation fließen die heißen Verbrennungsrückstände aus dem zylinderförmigen Teil 6 hinaus und kommen über den Konfusor 7 in den Feue- rungsraum der wärmetechnischen Anlagen.
Der Konfusor 7 an der Stirnfläche des zylinderförmigen Teils 6 erhöht den Strömungswiderstand. Wegen der Erhöhung des Strömungswiderstands wird der Druck im zylinderförmigen Teil 6 und in der Brennkammer 3 erhöht. Mit dem Druckaufbau nimmt auch proportional dazu die chemische Reaktionsgeschwindigkeit der Verbrennungsrückstände zu. Dabei wird der Verbrennungswirkungsgrad des Brennstoff-Luft- Gemischs erhöht.
Der Hohlraum 20 wird durch die zweite zylinderförmige Wandung 10 und die dritte zylinderförmige Wandung 19 gebildet. Ein Kältemittel läuft im Hohlraum 20 über den Eintrittsstutzen 21 und den Austrittsstutzen 18 um. Das Kältemittel läuft auch im Hohlkegel 23 über Ein- und Austrittsstutzen 24 und 25 um. Das Kältemittel und der Wärmeschutzstoff 22 stellen die erforderliche Wärmeführung beim Betrieb der Einrichtung zur Brennstoffverbrennung dar.
Somit stellt die Ausbildung der Einrichtung mit der Verbrennungskammer 3 mit dem tangential angeordneten Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14, dem Hohlkegel 23, dem kegelförmigen Teil 5 und dem zylinderförmigen Teil 6, dem in der Brennkammer 3 angeordneten Innenteil 16 und dem Außenteil 17 und dem Konfusor 7 die Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrads des Brennstoff-Luft-Gemischs sicher.

Claims

n s p r ü c h e
Einrichtung zur Brennstoffverbrennung mit einer Stirnwand (1), einer ersten zylinderförmigen Wandung (12), einer ersten kegelförmigen Wandung (11), einem Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen (14), einer zweiten zylinderförmigen Wandung (10), einer zweiten kegelförmigen Wandung (9) und einem Zündmittel (4), wobei die erste zylinderförmige Wandung (10) rund ausgebildet ist, die erste kegelförmige Wandung (9) als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet ist, die erste zylinderförmige Wandung (10) an einer Seite an die erste kegelförmige Wandung (9) an der Seite ihres größeren Durchmessers angeschlossen ist, die erste zylinderförmige Wandung (10) und die erste kegelförmige Wandung (9) koaxial angeordnet sind, die Stirnwand (1) an die erste zylinderförmige Wandung (10) an ihrem Rand entlang an der Seite angeschlossen ist, welche der ersten kegelförmigen Wandung (11) entgegengesetzt ist, das Zündmittel (4) sich im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen (14) befindet, der Brenn- stoff-Luft-Eintrittsstutzen (14) an die erste zylinderförmige Wandung (12) tangential angeschlossen ist, an der Anschlussstelle des Brennstoff-Luft- Eintrittsstutzens (14) an die erste zylinderförmige Wandung (12) die erste Öffnung
(2) ausgebildet ist, die zweite kegelförmige Wandung (9) an der Seite ihres größeren Durchmessers an die zweite zylinderförmige Wandung (10) angeschlossen ist, die zweite zylinderförmige Wandung (10) und die zweite kegelförmige Wandung (9) koaxial mit der ersten zylinderförmigen Wandung (12) liegen, und die Stirnfläche kreisförmig ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste kegelförmige Wandung (11) an ihrem Rand mit dem kleineren Durchmesser an die zweite zylinderförmige Wandung (10) im Mittelteil ihrer Außenfläche angeschlossen ist, dass die zweite zylinderförmige Wandung (10) dabei in einen Innenteil (16) und einen Außenteil (17) aufgeteilt ist,
dass der Innenteil (16) durch einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung (10) ausgebildet ist, und zwar vom Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung (10), welcher sich in dem durch die erste zylinderförmige Wandung (12), die erste kegelförmige Wandung (9) und einen Hohlkegel (23) ausgebildeten Hohlraum befindet, bis zur Verbindung mit der ersten kegelförmigen Wandung (11),
dass der Außenteil (17) durch den Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung (10) von der Anschlussstelle an die erste kegelförmige Wandung ( 1) bis zur Anschlussstelle an die zweite kegelförmige Wandung (9) ausgebildet ist, dass ein Zylinderhohlraum (20) durch eine dritte zylinderförmige Wandung (19) und die zweite zylinderförmige Wandung (10) ausgebildet ist, und
dass der Hohlkegel (23) durch die Mantelfläche des Kegels und die Stirnwand
( ) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste zylindrische Wandung (12) und die erste kegelförmige Wandung
(I I) mit der zweiten zylindrischen Wandung (10) und der zweiten kegelförmigen Wandung (9) von einem Wärmeschutzstoff (22) umgeben sind,
dass zwischen dem ersten kegelförmigen Wandteil (11) und dem zweiten zylindrischen Wandteil (10) mit dem zweiten kegelförmigen Wandteil (9) ein Zylinderhohlraum (20) gebildet ist, der mit einem Kühlmittel gefüllt ist, und
dass der Wärmeschutzstoff (22) im Bereich des Zylinderhohlraums (20) mit einem Eintrittsstutzen (21) und einem Austrittsstutzen (18) für das Kühlmittel versehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen (14) tangential zu der ersten zylindrischen Wandung (12) ausgerichtet ist, und
dass in dem Eingang zum Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen (14) die Düse (15) eingebaut ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass senkrecht zur Achse des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens (14) das Zündmittel (4) in den Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen (14) eingeführt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rand der zweiten kegelförmigen Wandung (9) mit dem kleineren Durchmesser eine zweite Öffnung (8) bildet, durch welche die Verbrennungsrückstände aus dem zylinderförmigen Teil (6) hinaus fließen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite kegelförmige Wandung (9) einen Konfusor (7) bildet, der koaxial zu dem zylinderförmigen Teil (6), der Brennkammer (3) und einem durch die erste kegelförmige Wandung (1 ) ausgebildeten kegelförmigen Teil (5) angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Konfusor (7) an der Stirnfläche des zylinderförmigen Teils (6) den Strömungswiderstand und damit den Druck im zylinderförmigen Teil (6) und in der Brennkammer (3) erhöht, proportional zu welcher Druckerhöhung die chemische Reaktionsgeschwindigkeit zunimmt.
8. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achse des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens (14) die Achse der Verbrennungskammer (3) nicht schneidet und in der Ebene angeordnet liegt, welche senkrecht zur Achse der Verbrennungskammer (3) steht.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achse des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens (14) und Achse der Verbrennungskammer (3) windschief zueinander angeordnet sind.
10. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Zündkerzen oder Fackeln als Zündmittel (4) angewendet werden.
11. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennstoffzufuhr mittels Flüssig- oder Gas-Brennstoffeinspritzung erfolgt.
12. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennstoff- und Luftzufuhr zusammen oder getrennt erfolgt. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlkegel (23) in der Brennkammer (3) maßgeblich für den Drallwinkel der Verbrennungsrückstände ist.
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